[發明專利]基于用戶滿意度的云任務調度算法

在審

• 申請號: 201410491004.4
• 申請日: 2014-09-23
• 公開（公告）號: CN104333569A
• 公開（公告）日: 2015-02-04
• 發明（設計）人: 蔣昌俊;張亞英;陳閎中;閆春鋼;張冬冬;陳熔仙
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: H04L29/08
• 分類號: H04L29/08;G06F9/50
• 代理公司: 上海天協和誠知識產權代理事務所 31216
• 代理人: 葉鳳

技術領域

本發明涉及云任務調度算法。

背景技術

云計算是并行計算、分布式計算和網格計算的綜合發展，是一種商業計算模型，它能把從前需要高性能計算機才能完成的任務分布在大量廉價計算機構成的資源池上，使各種應用系統能夠根據需要獲取計算能力、存儲空間和信息服務。然而，在實現這些服務的同時，需要考慮一個問題，即不同的用戶對云計算資源的使用有不同的需求，如CPU、內存、完成時間、帶寬、使用費用等，如何通過一種有效的策略讓用戶獲得更好的服務質量。云計算的任務調度算法是解決上述問題的途徑之一。

傳統的任務調度算法注重服務器的效率，例如以最優完成時間為目標的任務調度方法，雖然具有較好的完成效率，但是可能導致計算能力強的資源使用率高，使系統負載不均衡；負載均衡算法能夠提供有效的方法來擴展網絡設備和服務器的帶寬、增加吞吐量、加強網絡數據處理能力、提高網絡的靈活性和可用性，然而，傳統的任務調度算法都忽略了用戶任務的服務質量需求，不能很好的對資源進行按需分配。

發明內容

在對云任務調度技術的研究過程中形成了許多經典的調度算法，它們多從云資源提供商的角度出發，考慮最優完成時間、最低能耗、節點負載均衡、資源可用性和可靠性、系統利用率等參數，而本發明提出的算法著重從用戶的角度，考慮任務完成時間、成本、成本和服務質量的匹配程度、用戶使用資源的滿意度等參數，同時也考慮了系統的負載均衡。

云計算使用虛擬化技術將底層的物理資源以虛擬機的形式封裝，讓虛擬機來執行用戶的任務。調度問題是將用戶的任務以一定的優化目標為原則與資源進行映射，云計算簡化了任務與資源的匹配，使任務所需資源以一臺虛擬機的形式體現，所以對資源的搜索轉化為對某一臺虛擬機進行搜索。

為了實現調度算法，本發明首先對云任務、虛擬機以及任務分類進行了描述：

●虛擬機用七元組表示：

vm_i＝<id_i,peNum_i,ram_i,bw_i,C_cpu/num,C_mem/MB,C_bw/Mbps>???(1)

七元組分別表示虛擬機的ID、CPU個數、內存、帶寬以及CPU、內存和帶寬的單位價格。

●云任務用八元組表示：

t_i＝<id_i,type_i,len_i，exppe_i,expram_i,expbw_i,s_i,cost_i>???(2)

八元組分別表示云任務的ID、類型、任務大小、期待CPU個數、期待內存、期待帶寬、任務的用戶滿意度以及執行任務的成本。

●云任務類型：本發明主要考慮以下QoS參數：

a)完成時間：對于實時性要求的云任務，需要在盡可能少的時間內完成，與之對應的就是CPU和執行速度這兩個資源。

b)帶寬：當云任務對通信帶寬要求較高時，例如多媒體流需求，需要優先考慮帶寬要求。

c)內存：當云任務對內存要求較高時，需要優先考慮內存需求。

針對不同的云任務需求，按照不同的QoS參數來衡量用戶滿意度，為此，本發明設計了一個權重向量，它表示了云平臺對于不同資源的價值認可度，使用權重向量來調整選擇虛擬機資源的性能比參數，以此來更好的提高用戶使用資源的滿意度。例如，對于實時性或對時間敏感的云任務來說，希望用最小的完成時間來完成任務，因此需要計算能力強的資源，所以賦予CPU較大的權重。設第i類任務的權重向量表示為：

ei＝[ei₁,ei₂,ei₃]???(3)

其中ei₁,ei₂,ei₃分別對應CPU、內存、帶寬的權重，且